Оригінал: Ulink Media
Автор: 旸谷
Нещодавно голландська напівпровідникова компанія NXP у співпраці з німецькою компанією Lateration XYZ отримала можливість досягати міліметрової точності позиціонування інших надширокосмугових виробів та пристроїв за допомогою надширокосмугової технології. Це нове рішення відкриває нові можливості для різних сценаріїв застосування, які вимагають точного позиціонування та відстеження, що знаменує собою суттєвий прорив в історії розвитку надширокосмугової технології.
Фактично, поточна точність надширокосмугового зв'язку (UWB) у сфері позиціонування досягається швидко, а вища вартість обладнання також створює користувачам і постачальникам рішень головні болі щодо того, як вирішити проблеми з вартістю та розгортанням. Чи є необхідним цей "перехід" на міліметровий рівень? І які ринкові можливості відкриє UWB міліметрового рівня?
Чому важкодоступний міліметровий надширокосмуговий діапазон?
Як високоточний, високоточний та безпечний метод позиціонування та визначення відстані, позиціонування UWB у приміщенні теоретично може досягати міліметрової або навіть мікрометрової точності, але на практиці воно тривалий час залишалося на сантиметровому рівні, головним чином через такі фактори, що впливають на фактичну точність позиціонування UWB:
1. Вплив режиму розгортання датчика на точність позиціонування
У процесі визначення точності позиціонування збільшення кількості датчиків означає збільшення надлишкової інформації, а багата надлишкова інформація може ще більше зменшити похибку позиціонування. Однак точність позиціонування не збільшується з найкращими датчиками, і коли кількість датчиків збільшується до певної кількості, внесок у точність позиціонування невеликий зі збільшенням кількості датчиків. А збільшення кількості датчиків означає збільшення вартості обладнання. Тому дослідження впливу розгортання датчиків на точність позиціонування досліджує, як знайти баланс між кількістю датчиків і точністю позиціонування, а отже, і як раціонально розгорнути надширокосмугові датчики.
2. Вплив ефекту багатопроменевості
Сигнали позиціонування надширокосмугового надширокого діапазону (UWB) під час поширення відбиваються та заломлюються навколишнім середовищем, таким як стіни, скло та об'єкти в приміщенні, такі як робочі столи, що призводить до ефектів багатопроменевості. Сигнал змінюється за затримкою, амплітудою та фазою, що призводить до ослаблення енергії та зменшення співвідношення сигнал/шум. Це призводить до того, що перший досягнутий сигнал не є прямим, що спричиняє помилки визначення дальності та зниження точності позиціонування. Тому ефективне придушення ефекту багатопроменевості може покращити точність позиціонування, а сучасні методи придушення багатопроменевості включають переважно методи MUSIC, ESPRIT та виявлення країв.
3. Вплив NLOS
Поширення сигналу в межах прямої видимості (LOS) є першою та необхідною умовою для забезпечення точності результатів вимірювання сигналу. Коли умови між мобільною цільовою позиціонування та базовою станцією не можуть бути виконані, поширення сигналу може бути завершене лише за умов поза прямою видимістю, таких як рефракція та дифракція. У цьому випадку час першого прибуття імпульсу не відображає реальне значення TOA, а напрямок першого прибуття імпульсу не відповідає реальному значенню AOA, що спричиняє певну похибку позиціонування. Наразі основними методами усунення похибки поза прямою видимістю є метод Вайлі та метод усунення кореляції.
4. Вплив людського тіла на точність позиціонування
Основним компонентом людського тіла є вода, яка має сильний поглинальний ефект на бездротовий імпульсний сигнал UWB, що призводить до ослаблення сили сигналу, відхилення інформації про дальність та впливає на кінцевий ефект позиціонування.
5. Вплив ослаблення проникнення сигналу
Будь-яке проникнення сигналу крізь стіни та інші об'єкти буде ослаблене, UWB не є винятком. Коли UWB-позиціонування проникає крізь звичайну цегляну стіну, сигнал буде ослаблений приблизно вдвічі. Зміни часу передачі сигналу через проникнення стіни також вплинуть на точність позиціонування.
Через особливості людського тіла проникнення сигналу, спричинене точністю удару, важко обійти. NXP та німецька компанія LaterationXYZ за допомогою інноваційних рішень для розташування датчиків покращать технологію UWB, але конкретних інноваційних результатів поки що не було, я можу лише опублікувати офіційні технічні статті NXP, щоб зробити відповідні припущення.
Що стосується мотивації для підвищення точності надширокосмугового зв'язку (UWB), я вважаю, що це, перш за все, NXP як провідний світовий гравець у сфері UWB, який має справу з сучасними вітчизняними виробниками великомасштабних інновацій у проривній ситуації та технічному захисті. Зрештою, сучасна технологія UWB все ще перебуває на стадії бурхливого розвитку, а відповідні витрати, застосування та масштаби ще не стабілізувалися. Наразі вітчизняні виробники більше стурбовані тим, щоб продукти UWB якомога швидше з'явилися та поширилися, захопили ринок, не маючи часу турбуватися про точність UWB для покращення інновацій. NXP, як один з провідних гравців у галузі UWB, має повну екосистему продуктів, а також багаторічний глибокий досвід впровадження накопичених технічних можливостей, що забезпечує більш комфортне впровадження інновацій UWB.
По-друге, NXP цього разу, прагнучи надширокосмугового зв'язку (UWB) міліметрового рівня, також бачить безмежний потенціал майбутнього розвитку UWB і переконана, що покращення точності виведе на ринок нові застосування.
На мою думку, переваги UWB продовжуватимуть зростати з розвитком «нової інфраструктури» 5G та ще більше розширюватимуть його ціннісні координати в процесі промислової модернізації інтелектуального розширення можливостей 5G.
Раніше в мережах 2G/3G/4G сценарії мобільного позиціонування були зосереджені переважно на екстрених викликах, доступі до легального місцезнаходження та інших застосуваннях, вимоги до точності позиціонування не були високими, виходячи з грубої точності позиціонування Cell ID від десятків до сотень метрів. Хоча 5G використовує нові методи кодування, об'єднання променів, великомасштабні антенні решітки, міліметровий хвильовий спектр та інші технології, його велика пропускна здатність та технологія антенних решіток забезпечують основу для високоточних вимірювань відстані та високоточних вимірювань кутів. Тому черговий раунд UWB-спринту в галузі точності підтримується відповідним досвідом епохи, технологічною базою та достатніми перспективами застосування, і цей UWB-спринт точності можна розглядати як попередню схему для відповідності оновленню цифрового інтелекту.
Які ринки відкриє Millimetre UW?
Наразі, розподіл ринку надширокосмугового зв'язку (UWB) характеризується переважно дисперсією на B-кінці та концентрацією на C-кінці. У застосуванні B-кінець має більше варіантів використання, а C-кінець — більше творчого простору для продуктивного аналізу. На мою думку, це нововведення, зосереджене на продуктивності позиціонування, консолідує переваги UWB у точному позиціонуванні, що не лише забезпечує прориви в продуктивності для існуючих застосувань, але й створює можливості для UWB відкрити новий простір застосувань.
На ринку B-кінця, для парків, заводів, підприємств та інших сценаріїв, бездротове середовище його конкретної області є відносно певним, і точність позиціонування може бути постійно гарантована, тоді як такі сцени також підтримують стабільний попит на точне сприйняття позиціонування, або стануть міліметровим UWB, який незабаром буде спрямований на перевагу ринку.
У гірничодобувному секторі, з розвитком інтелектуального будівництва шахт, ф'южн-рішення "позиціонування 5G+UWB" може забезпечити інтелектуальній системі гірничої справи повне позиціонування за дуже короткий час, досягти ідеального поєднання точного позиціонування та низького енергоспоживання, а також реалізувати характеристики високої точності, великої ємності та тривалого часу очікування тощо. Водночас, виходячи з управління безпекою шахти, його можна використовувати для забезпечення безпеки шахти та управління безпекою шахти. Водночас, виходячи з високого попиту на управління безпекою шахт, UWB також буде використовуватися для щоденного управління персоналом та автомобільними коліями. Наразі в країні налічується близько 4000 вугільних шахт, а середній попит на базову станцію кожної шахти становить близько 100, з чого можна оцінити, що загальний попит на базові станції вугільних шахт становить близько 400 000, загальна кількість шахтарів становить близько 4 мільйонів осіб, а за даними "1 людина на 1 мітку", попит на UWB-мітки становить близько 4 мільйонів осіб. Згідно з поточною ціною кінцевого користувача, який купує єдину ринкову ціну, ринок вугілля на ринку обладнання UWB "базова станція + мітка" становить близько 4 мільярдів у вартості виробництва.
У подібних сценаріях високого ризику, як у гірничодобувній промисловості, так і в нафтовидобутку, на електростанціях, хімічних заводах тощо, вимоги до точності позиціонування в управлінні безпекою є вищими, тому підвищення точності позиціонування надширокосмугового зв'язку до міліметрового рівня допоможе закріпити його переваги в таких сферах.
У промисловому виробництві, складському господарстві та логістиці надширокосмугове з'єднання (UWB) стало інструментом для зниження витрат та підвищення ефективності. Працівники, які використовують портативні пристрої з технологією UWB, можуть точніше знаходити та розміщувати різні деталі; побудова системи управління, що інтегрує технологію UWB в управління складом, дозволяє точно контролювати всі види матеріалів та персоналу на складах у режимі реального часу, а також досягати контролю запасів, управління персоналом, а також одночасно досягати ефективного та безпомилкового безпілотного обороту матеріалів за допомогою обладнання AGV, що може значно підвищити ефективність виробництва.
Крім того, міліметровий стрибок надширокосмугового зв'язку (UWB) може також відкрити нові можливості застосування в галузі залізничного транспорту. Наразі система активного керування поїздом в основному спирається на супутникове позиціонування, що, зокрема, стосується підземних тунелів, міських висотних будівель, каньйонів та інших місць, де супутникове позиціонування схильне до збоїв. Технологія UWB у позиціонуванні та навігації поїздів CBTC, запобіганні зіткненням у колоні та ранньому попередженні про зіткнення, точному зупиненні поїздів тощо може забезпечити надійнішу технічну підтримку для безпеки та контролю залізничного транспорту. Наразі цей вид застосування в Європі та Сполучених Штатах має розрізнені приклади застосування.
На ринку C-терміналів підвищення точності до міліметрового рівня за допомогою надширокосмугового зв'язку (UWB) відкриє нові сценарії застосування, окрім цифрових ключів, для транспортних засобів. Наприклад, автоматичне паркування автомобілів, автоматичні платежі тощо. Водночас, на основі технології штучного інтелекту, система також може «вивчати» моделі рухів та звички користувача, що покращує продуктивність технології автоматичного водіння.
У сфері побутової електроніки, надширокосмугова технологія (UWB) може стати стандартною технологією для смартфонів на хвилі взаємодії цифрових ключів між автомобілем та машиною. Окрім відкриття ширшого простору застосування для позиціонування та пошуку продуктів, підвищення точності UWB також може відкрити новий простір застосування для сценаріїв взаємодії обладнання. Наприклад, точний діапазон UWB може точно контролювати відстань між пристроями, налаштовувати побудову сцени доповненої реальності, а також покращувати сенсорне сприйняття гри, аудіо та відео.
Час публікації: 04 вересня 2023 р.